KR101278096B1 - 액체 분배 시스템 - Google Patents

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Abstract

본원발명에서는 외부 컨테이너(22)와 내부 컨테이너(20)를 구비하는 컨테이너(14)로부터 제조 공정(13)으로 액체(12)를 분배하기 위한 시스템으로서, 상기 내부 컨테이너가 가요성 소재로 제조되어 액체가 채워지는, 액체 분배 시스템에 있어서, 상기 제조 공정(13)과 상기 내부 컨테이너(20)의 내부 사이에 유체가 유동할 수 있는 연결을 제공하기 위한 유동 통로(40); 상기 내부 컨테이너(20)와 상기 외부 컨테이너(22)의 내부 벽 사이의 압축 공간(31)과 유체가 유동할 수 있게 연결되어, 압력하에서 유체를 상기 압축 공간으로 흐르게 하여 상기 액체(12)가 내부 컨테이너(20)로부터 유동 통로(40)를 통하여 제조 공정(13)으로 흐르도록 하는 가압 유체 공급원(30); 상기 유동 통로(40) 내의 압력을 검측하기 위하여 배치된 압력 센서; 및 상기 압력 센서에 응답하여 상기 가압 유체 공급원(30)으로부터의 압력을 조절함으로써 상기 유동 통로(40) 내의 유체 유동을 제어하기 위한 제어기(50); 를 포함하는, 액체 분배 시스템이 개시된다.
액체 분배, 유체 제어, 컨테이너

Description

액체 분배 시스템 {LIQUID DISPENSING SYSTEM}
본원발명은 액체의 분배 및 전달에 관한 것이다. 특히, 본원발명은 동일한 입력 액체 원(source)으로부터 분배되는 액체의 체적 및 속도를 용이하게 제어하게 할 수 있는 액체 분배 시스템에 관한 것이다.
어떤 제조 공정은 산, 용제, 염기, 포토레지스트, 도펀트(dopants), 무기 용액, 유기 용액, 생물학 용액(biological solution), 약품, 및 방사성 화합물과 같은 액체 화학물의 사용을 필요로 한다. 많은 제조 공정 장치에서, 유체 컨테이너가 유체 전달 시스템을 위한 공정 유체의 원(source)으로서 사용된다. 통상적으로, 유체 컨테이너는 최종 용도 설비(end-use facility)로부터 떨어진 지점에서 조립되어 채워진다. 충진 설비에서 컨테이너를 채운 후에, 컨테이너는 통상적으로 제조 공정에 사용하기 위한 것과 같은 최종 용도 설비로 수송된다.
최종 용도 설비에서, 유체 컨테이너는 액체 분배 시스템에 직접 합체되거나 유체 컨테이너로부터의 액체가 액체 전달 시스템에 연결된 저장부로 직접 비워진다. 액체 분배 시스템에서는 액체 화학물을 지정된 시간에 제조 공정으로 전달하기 위하여 대안적인 컨테이너가 사용될 수 있다. 이러한 공정 액체는 통상적으로 특별한 분배 펌프에 의하여 유체 컨테이너로부터 분배된다.
박막 트랜지스터 평판 디스플레이를 제조하는데 있어서, 다양한 고가의 화학물의 전달 및 분배가 요구된다. 이러한 화학물에는 포토레지스트, 칼라 필터 소재(color filter material), 블랙 매트릭스 소재(black matrix material), 등등이 있다. 이러한 화학물들은 통상적으로 스핀 코팅(spin coating), 슬릿/압출 코팅(slit/extrusion coating), 또는 이들 두 가지 방식의 조합을 위한 제조 공정에서 분배된다. 이러한 화학물을 분배하는 시스템은 동일한 화학물 입력부로서 다양한 화학물 양과 다양한 분배 속도가 실현되도록 하기 위하여 유연하여야 한다. 이러한 기능을 수행할 수 없는 시스템은 과다한 분배 장비를 필요로 하게 되며, 이로써 시스템의 전체 가격을 상승시키게 된다.
동일한 화학물 입력부로서 다양한 화학물 양과 다양한 분배 속도가 실현되도록 하는, 현재 사용되는 대부분의 분배 시스템은 분배 트레인(dispense train) 내에 분배 펌프를 사용한다. 이러한 펌프는 가격이 비쌀 뿐만 아니라, 펌프 체크 밸브 상의 마모로 인한 조각편(shedding) 및 벨로우즈와 격막 조각편(shedding)의 형태로서 오염을 유발하는 것으로도 알려져 있다. 일부 시스템에서는 고가의 펌프 주변에 액체가 구동 가스에 의하여 컨테이너 밖으로 흐르게 되는 구성을 채용하기도 한다. 그러나, 분배되는 화학물의 양 및 속도의 정확도 및 유연성이 유지되기 어렵다. 또한, 구동 가스가 분배되는 액체로 들어가서 액체 내에 미세 거품을 형성할 수도 있다. 증착된 액체 내의 미세 거품의 존재는 증착된 층이나 후속되는 증착층 내에 결함을 야기할 수 있다.
동일한 입력 액체 원(source)으로부터 분배되는 화학물의 속도 및 양을 변화 시키는 종래의 또 다른 방식은 분배 트레인 내에 유동 제어 장치를 사용하는 방식이다. 이러한 유형의 시스템에서, 유동 속도는 폐쇄식 피드백 루프에 의하여 제어되며, 분배되는 체적은 액체가 분배되는 시간에 의하여 제어된다. 그러나, 유동 제어 장치를 이용하는 몇몇 분배 시스템은 일정량의 액체가 단기간 안에 분배되어야 하는 경우에 낮은 안정성을 보인다. 또한, 유동 제어 장치는 매우 고가여서, 분배 시스템의 전체 가격을 상승시키게 된다.
따라서, 펌프를 사용할 필요가 없고 동일한 입력 유체 공급원(source)으로부터 분배되는 유체의 속도 및 양을 용이하게 제어할 수 있는 저가의 액체 분배 시스템에 대한 요구가 있어 왔다.
본원발명은 외부 컨테이너 및 액체가 채워진 가요성(flexible) 내부 컨테이너를 포함하는 컨테이너로부터 제조 공정으로 액체를 분배하기 위한 시스템에 관한 것이다. 이러한 시스템은 내부 컨테이너의 내부와 제조 공정 간에 유체가 유동할 수 있는 연결을 제공하기 위하여 유동 통로를 포함한다. 내부 컨테이너와 외부 컨테이너의 내부 벽 사이의 공간과 유체가 유동할 수 있도록 연결된 가압 유체 공급원(pressurized fluid source)이 제공된다. 가압 유체 공급원은 유체가 압력하에서 내부 컨테이너와 외부 컨테이너의 내부 벽 사이의 공간으로 흐르도록 하여 액체가 내부 컨테이너로부터 유동 통로를 통하여 제조 공정으로 흘러나가도록 한다. 유동 통로 내의 압력을 검측하기 위하여 압력 센서가 배치된다. 압력 센서에 반응하여, 제어기는 가압 유체 공급원으로부터의 압력을 조절함으로써 유동 통로 내의 압력을 제어한다.
일 실시예에서는, 본원발명의 시스템이 요구되는 양의 액체가 제조 공정에 분배된 경우에 제조 공정으로의 액체 분배를 종료시키기 위하여 압력 센서의 하류에 스톱 밸브를 더 포함한다. 또한, 제조 공정으로의 액체 분배가 종료된 이후에, 유동 통로의 제조 공정측 단부로 액체를 흡입하기 위하여 유동 통로의 제조 공정측 단부에 인접하여 서크백(suckback) 밸브가 위치할 수도 있다.
도 1은 제조 공정에 액체를 분배하기 위한 본원발명의 일 실시예에 따른 액체 분배 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 1은 컨테이너(14)로부터 제조 공정(13)으로 액체(12)를 분배하기 위한 본원발명의 일 실시예에 따른 액체 분배 시스템을 개략적으로 도시한다. 컨테이너(14)는 가요성 내부 컨테이너(20) 및 단단한 외부 컨테이너(22)를 포함한다. 시스템(10)은 또한 가압 가스 공급부(30), 가압 가스 통로(32), 압력 조절기(34), 블럭 밸브(36a, 36b), 압력 해제 통로(37), 압력 해제 밸브(38a, 38b), 압력 해제 배출구(39), 유동 통로(40), 필터(42), 압력 변환기(44), 스톱/서크백 밸브(stop/suckback valve)(46), 및 제어기(50)를 포함한다.
외부 컨테이너(22)는 충진(filling), 이송, 처리(handling), 및 분배(dispensing) 동안에 가요성 내부 컨테이너(20)(예를 들어, 가요성 폴리머 백(bag) 또는 라이너(liner))에 의해 요구되는 기계적 지지 및 보호(protection)를 제공한다. 외부 컨테이너(22)는, 컨테이너(14) 내에 저장될 특정 액체를 처리하기 위한 정부의 관리 세부사항에 따라, 비록 플라스틱 소재와 같은 다른 소재가 사용될 수 있다 하더라도, 통상적으로 금속으로 구성된다. 예를 들어, 컨테이너(14)는 1994년 8월 9일자로 Osgar 에게 허여된 US 5,335,821 호(본 명세서에 참고문헌으로 병합됨)에 도시된 것과 같은 컨테이너이다.
가압 가스 공급부(30)는 가압 가스 통로(32)를 통하여 압축 공간(31)(즉, 내부 컨테이너(20)의 외부 표면과 외부 컨테이너(22)의 내부 벽 사이의 공간)에 연결된다. 압력 조절기(34)는 블럭 밸브(36a, 36b)에 제공되는 압력을 조절하기 위하여 가압 가스 통로(32)를 따라 연결된다. 각각이 일 실시예에서 코스 및 미세 조정 밸브인 블럭 밸브(36a, 36b)는 가압 가스 통로(32)에 제공된 가압 가스 공급부(30)로부터의 압력을 조절하기 위하여 가압 가스 통로(32)를 따라 병렬로 연결된다. 다수의 밸브를 사용함으로써 압축 공간(31)에서 공기 압력의 미세 조정이 가능하게 된다. 두 개의 블럭 밸브(36a, 36b)가 도시되었지만, 블럭 밸브(36a, 36b)는 가압 가스 공급부(30)로부터 압축 공간(31)으로 압력을 조절할 수 있는 임의의 장치에 의하여 대체될 수 있다(예를 들어 단일한 블럭 밸브).
내부 컨테이너(20)의 내부는 유동 통로(40)를 통하여 제조 공정(13)과 유체가 유동될 수 있게 연결된다. 유동 통로(40)는 통상적으로 액체(12)와 제조 공정(13) 간에 유체가 유동할 수 있는 연결을 제공하기 위하여 컨테이너의 포트(port)를 통하여 내부 컨테이너(20)로 삽입될 수 있는 프로브(probe) 내에 제공된다. 선택적인 필터(42)가 유동 통로(40)를 가로질러 연결된 것이 도시되어 있다. 대안적으로, 필터(42)는 컨테이너(14)에 통합될 수 있다. 압력 변환기(44)는 필터(42)의 하류에서 유동 통로(40)를 따라 연결된다. 스톱/서크백 밸브(46)는 제조 공정(13)에 인접하여 유동 통로(40)의 단부에 연결된다.
통상적으로 마이크로 프로세서에 기반을 둔 제어기인 제어기(50)는 블럭 밸브(36a, 36b), 압력 해제 밸브(38a, 38b), 압력 변환기(44), 및 스톱/서크백 밸브(46)에 연결된다. 제어기(50)는 압력 변환기(44)로부터 신호를 받아서 블럭 밸브(36a, 36b), 압력 해제 밸브(38a, 38b), 및 스톱/서크백 밸브(46)로 신호를 제공한다.
시스템(10)의 일 실시예에서, 압력 조절기(34), 블럭 밸브(36a, 36b), 압력 해제 밸브(38a, 38b), 필터(42), 압력 변환기(44), 스톱/서크백 밸브(46), 및 제어기(50)와 가압 가스 공급부(30)로의 인터페이스는 컨테이너(14)에 부착가능한 단일 패키지(package) 내에 제공된다. 나열된 시스템 구성요소를 포함하는 이러한 패키지는 이후 컨테이너(14), 가압 가스 공급부(30), 제어기(50), 및 전원 공급부(도시되지 않음)에 단순하게 연결되어 컨테이너(14)로부터 제조 공정(13)으로의 액체 분배를 개시한다. 제조 공정으로의 유체 유동을 제어하기 위하여 유동 제어 장치 및 펌프를 구비하는 종래의 시스템에서는, 이러한 구성요소들이 단일한 패키지 내로 용이하게 통합될 수 없기 때문에 이러한 유형의 간단한 연결이 가능하지 않았다. 또한, 펌프나 유동 제어 장치가 단일한 패키지 내로 용이하게 통합된다고 하더라도, 펌프 및 유동 제어 장치의 비싼 가격으로 인하여 이러한 패키지의 다량의 제조는 매우 비싸게 된다. 대안적으로 압력 조절기(34), 블럭 밸브(36a, 36b), 필터(42), 압력 변환기(44), 및 스톱/서크백 밸브(46) 중 어떤 것이라도 최종 용도의 설비에서 개별적으로(즉, 단일한 패키지에 통합되지 않고) 제공될 수도 있다.
작동에 있어서, 제어기(50)는 제조 공정에 분배될 액체의 투입량(recipe amount) 및 상기 액체의 투입량을 제조 공정으로 분배시켜야 하는 분배 시간을 포함하는 입력(통상적으로 시스템(10)의 사용자에 의한 입력)으로서 분배 방식(dispense recipe)을 수신한다. 예를 들어, 분배 방식은 시스템(10)에 30 mL의 액체(12)를 1.5 초 내에 제조 공정(13)으로 분배하라는 명령일 수 있다. 다른 예로서, 분배 방식은 시스템(10)에 30 mL의 액체(12)를 12 초 내에 제조 공정(13)으로 분배하라는 명령일 수 있다. 분배 방식은 또한 제어기(50)가 분배 과정 동안에 고려하는 제조 과정에 대한 정보(예를 들어 처리 과정의 주위 온도) 및 액체에 대한 정보(예를 들어 점성도, 밀도, 등등)를 포함할 수도 있다. 계속해서 제어기(50)는 컨테이너(14) 및 제조 공정(13) 사이의 유체 경로를 개방하도록 스톱/서크백 밸브(46)에 신호를 제공한다. 만약 블럭 밸브(36a, 36b)가 폐쇄되면, 블럭 밸브(36a, 36b)를 개방하도록 하는 신호도 블럭 밸브(36a, 36b)에 제공한다. 이로 인하여 가압 가스는 가압 가스 공급부(30)로부터 가압 가스 통로(32)를 통하여 압축 공간(31)으로 흐르게 된다. 일 실시예에서는, 가압 가스 공급부(30)가 약 60 내지 100 psig(pound per square inch guage)의 압력을 갖는다.
바람직하게는 압축 공기 또는 질소인 가압 가스는 가압 가스 공급부(30)에 의하여 압축 공간(31)으로 공급되어 액체(12)가 유동 통로(40)를 경유하여 필터(42), 압력 변환기(44), 및 스톱/서크백 밸브(46)를 통과하도록 한다. 액체(12)가 컨테이너(14)의 내부 컨테이너(20)로부터 분배될 때, 공기가 압축 공간(31)으로 유입되어 가요성 내부 컨테이너(20)를 오그라들게 한다. 선택적으로, 가압 가스 공급부(30)과 압축 공간(31) 사이에 연결된 추가적인 가스 통로 및 압력 조절기(도시되지 않음)가 공급되어 미리 결정된 일정한 압력을 압축 공간(31)에 제공할 수 있다. 가압 가스 공급부(30)에 대한 이러한 추가적인 연결로 인하여 시스템(10)은 압축 공간(31)에 필요한 압력으로 더 빨리 도달하게 된다. 이러한 실시예에서는 내부 컨테이너(20)가 가압 가스에 의해 오그라드는데 반해서, 유압 또는 기계 장치를 포함하여, 내부 컨테이너(20)를 오그라들게 하여 액체(12)가 유동 통로(40)를 통과하게 할 수 있는 수단이라면 어떤 것이라도 사용될 수 있다.
액체(12)가 유동 통로(40)를 통과해서 흐를 때, 압력 변환기(44)는 유동 통로(40)를 통과하여 흐르는 액체(12)의 압력을 검측한다. (하겐-푸아죄유의 법칙으로도 알려진) 푸아죄유의 법칙(Poiseuille's law)에 따르면, 압력 변환기(44)에서 유동 통로(40) 내의 압력은 유동 통로(40)에서의 유동 속도에 비례한다. 분배 정확도가 필터(42)의 불순물 보유 및 사용에 기인하는 필터 제한에 의해 영향을 받지 않도록 하기 위하여, 바람직하게는 유동 통로(40)에서의 압력이 필터(42)의 하류에서 측정된다. 압력 변환기(44)에 의하여 검측된 압력은 제어기(50)에 제공된다. 이후 제어기(50)는 압력 변환기(44)에 의해 검측된 압력을 분배 방식의 세부사항(즉, 분배 시간, 제조 공정(13)에 분배하기 위한 액체(12)의 양, 등등) 내에서 제조 공정(13)으로 액체(12)를 분배하는데 있어서 요구되는 압력에 비교한다. 이후 제어기(50)는, 필요하다면, 압축 공간(31)에서 가압 가스 공급부(30)로부터의 압력을 증가시키거나 감소시키기 위하여 블럭 밸브(36a, 36b)를 조절함으로써 가압 가 스 공급부(30)로부터 압축 공간(31)으로의 압력을 조정한다.
압축 공간(31)으로의 압력이 조정된 이후에, 내부 컨테이너(20)에 적용되는 압력도 마찬가지로 조정되며, 이로써 유동 통로(40)를 통과하는 유동 속도가 변화하게 된다. 유동 속도의 이러한 변화는 압력 변환기(44)에 의하여 유동 통로(40)를 통한 상응하는 압력의 변화로서 측정된다. 제조 공정(13)으로의 액체(12)의 유동 속도의 이러한 폐회로 제어(closed loop control)로 인하여, 시스템(10)은 분배 방식의 세부 사항에 따라 액체를 분배할 수 있게 된다. 또한, 압축 공간(31)으로의 압력을 조절함으로써 유동 통로(40)를 통한 액체(12)의 유동 속도를 변화시킬 수 있음으로 해서 동일한 액체 원(source)으로부터 다양한 분배 방식이 실행될 수 있게 된다.
일 실시예에서는, 블럭 밸브(36a, 36b)가 고속/고 주기 수명(high speed/high cycle life) DC 솔레노이드 밸브이다. 제어기(50)가 압력 변환기(44)로부터 신호를 수신하면, 제어기(50)는 분배 방식, 제조 공정, 및 현재 압력 변수에 기초하여 블럭 밸브(36a, 36b)를 제어하는 구동 신호를 발생시키기 위하여 제어 알고리즘을 이용한다. 일 실시예에서는, 블럭 밸브(36a, 36b)를 제어하기 위하여 사용되는 구동 신호가 펄스 폭 변조(pulse width modulated) 신호이다. 펄스 폭 변조 반송 주파수는 솔레노이드 밸브의 반응 시간에 기초하여 선택된다. 제어기(50)는 압력 변환기(44)에서의 현재 압력과 분배 방식의 유동 속도 세부 사항을 충족하기 위하여 필요한 압력 사이의 차이에 기초한 에러 신호를 계산하기 위하여 비례 피드백 구성부(proportional feedback component)를 포함한다. 이러한 에러 신호는 제어기(50)에 의해 사용되어 블럭 밸브(36a, 36b)에 제공된 구동 신호의 펄스 폭을 조절한다. 이로써 압축 공간(31)에 공급된 압력의 조정이 이루어진다. 다른 실시예에서는, 압력 변환기(44)에서 시간에 걸친 압력의 변화 속도 및 시간에 걸친 압력 신호의 변화 속도 변화량 각각에 관련된 에러 신호를 제공하기 위하여 제어기(50)가 추가적으로 미분 및 적분 피드백 구성부를 포함한다. 이러한 에러 신호는 또한 블럭 밸브(36a, 36b)를 제어하는 구동 신호를 조절하기 위하여 제어기(50)에 의해 사용된다.
분배 과정 동안에, 제어기(50)는 압축 공간(31)의 과압력(overpressurization)을 방지하는데 필요한 만큼 압력 해제 밸브(38a, 38b)를 제어한다. 일 실시예에서는, 압력 해제 밸브(38a, 38b)가 펄스 폭 변조 신호로 제어기(50)에 의하여 제어되는 고속/고 주기 수명 DC 솔레노이드 밸브이다. 제어기(50)가 압력 변환기(44)로부터 신호를 수신하면, 제어기(50)는 압축 공간(31)에 과다한 압력이 공급되었는가 여부를 결정한다. 만약 제어기(50)가 압축 공간(31)에서의 압력이 너무 높다고 결정하면, 제어기(50)는 압축 공간(31)에서의 압력을 적당한 수준으로 감소시키기 위해 필요한 만큼 압력 해제 밸브(38a, 38b)를 개방한다. 일 실시예에서는, 압력 해제 밸브(38a, 38b)가 각각 코스 및 미세 조정(course and fine adjust) 블럭 밸브여서, 압축 공간(31)에서의 공기 압력의 미세 조정을 가능하게 한다. 이는 압력 해제 통로(37)를 통해서 압축 공간(31)과 압력 해제 배출구(39) 사이에 유체 경로를 제공하며, 이로써 압축 공간(31) 내의 압력을 감소시키게 된다. 압력 변환기(44)는 압축 공간(31) 내에서 압력이 감소함에 따라, 유동 통로(40) 내의 압력과 관련된 신호를 제어기(50)에 계속적으로 제공한다. 압축 공간(31) 내의 압력이 적당한 수준에 도달한 것으로 제어기(50)가 결정하면, 제어기(50)는 압력 해제 밸브(38a, 38b)를 폐쇄시킨다. 선택적으로, 시스템(10)은 압력 해제 배출구(39)에 직접 연결된 다른 압력 해제 통로(도시되지 않음)를 추가적으로 포함하며, 이러한 압력 해제 배출구는 개방시 압축 공간(31) 내의 압력의 빠른 해제를 촉진시킨다.
제조 공정(13)으로 분배된 액체(12)의 양이 분배 방식의 세부 사항에 상응하게 되면, 시스템(10)은 제조 공정(13)으로의 액체(12)의 분배를 종료한다. 제어기(50)는 제조 공정(13)과 내부 컨테이너(20)의 내부 사이의 유체 연결을 종료시키기 위하여 스톱/서크백 밸브(46)에 신호를 보낸다. 이후 스톱/서크백 밸브(46)는 스톱/서크백 밸브(46)와 제조 공정(13) 사이에 있는 모든 액체(12)를 유동 통로(40)로 다시 빨아들이거나 흡수한다. 이러한 서크백(suckback) 과정은 분배 방식의 세부 사항이 충족된 이후에 유동 통로(40)로부터 제조 공정(13)으로 여분의 액체(12)가 떨어지거나 흐르는 것을 방지한다.
본원발명의 범위 및 발명사상으로부터 벗어나지 않고도, 여태까지 기술된 액체 분배 시스템에 대해 다양한 수정이 가해질 수 있다. 예를 들어, 일정한 액체 화학물(예를 들어, 박막 트랜지스터 평판 디스플레이를 제조하는데 사용되는 칼라 필터 화학물)에 있어서는, 액체(12)의 부패를 방지하기 위하여 액체(12)를 내부 컨테이너(20)의 상부 공간 가스(headspace gas)와 함께 이송 및 저장하는 것이 때때로 바람직하다. 이러한 상부 공간 가스는 액체(12)를 제조 공정(13)에 분배하기에 앞서 반드시 제거되어야 한다. 이렇게 하기 위하여, K. O'Dougherty, R. Oberg, J. Menning, G. Eiden, D. Grant 의 2004년 3월 13일자 미국 출원 10/823,127 호 "상부 공간 가스를 제거하는 액체 분배 방법 및 시스템"(본원 명세서에 참고문헌으로 병합됨) 에 개시된 것과 같은 상부 공간 가스 제거 시스템이 시스템(10)에 합체될 수 있다. 또한, 컨테이너(14)는 W. Kelly와 D. Chilcote 의 2003년 11월 6일자 미국 출원 2003/0205285 호 "초고순도 액체의 입자 발생을 최소화시키기 위한 장치 및 방법"(본원 명세서에 참고문헌으로 병합됨) 에 개시된 방법 및 시스템을 사용하여 내부 컨테이너(20)에 상부 공간 가스를 제공하지 않도록 가득 채워질 수 있다. 또한, 시스템(10)은 단일한 컨테이너(14)로부터 다수의 분배 지점을 가능하게 하도록 확장될 수 있다.
본원발명의 액체 분배 시스템은 종래 분배 시스템에 비하여 몇 가지의 장점을 제공한다. 예를 들어, 시스템(10)은 분배 트레인(dispense train) 내에 아무런 펌프도 사용하지 않으므로, 액체(12)는 종래의 시스템 있어서는 일반적인, 펌프의열화에 의해 야기되는 오염이 없게 된다. 또한, 액체(12)는 내부 컨테이너(20)에 의하여 액체(12)를 유동 통로(40)를 통과하도록 하는 가압 가스로부터 차폐된다. 이는 가스가 분배 과정 동안에 액체(12)로 밀어넣어지는 것을 방지하여, 액체(12) 내에 해로운 미세 거품이 형성되는 것을 방지한다. 여기에 덧붙여, 시스템(10)의 구성 요소는 펌프 및 다른 유동 제어 장치에 비하여 비교적 저렴하여, 전체 분배 시스템의 가격을 감소시킬 수 있다. 게다가, 시스템(10)의 구성 요소는 하나의 운반 가능한 패키지 내에 쉽게 통합될 수 있어서, 최종 용도 설비에서 제조 공정에 간단하고 빠르게 연결할 수 있다.
요약하면, 동일한 입력 액체 원(source)을 가지고 다양한 화학물의 양 및 다양한 분배 속도가 실현되도록 하는 현재의 분배 시스템은 분배 트레인 내에 분배 펌프나 유동 제어 장치를 사용한다. 그러나, 이러한 구성요소들은 비싸며, 액체의 오염을 유발하는 것으로 알려져 있으며, 또한 안정성이 좋지 않다. 본원발명의 액체 분배 시스템은 종래 액체 분배 시스템의 이러한 문제점들 및 여타의 문제점들을 해결한다. 액체는 외부 컨테이너 및 액체가 채워진 가요성 내부 컨테이너를 포함하는 컨테이너로부터 제조 공정으로 분배된다. 이러한 시스템은 제조 공정 및 내부 컨테이너의 내부 사이에 유체가 유동할 수 있는 연결을 제공하기 위하여 유동 통로를 포함한다. 내부 컨테이너와 외부 컨테이너의 벽 사이의 공간과 유체가 유동할 수 있게 연결된 가압 유체 공급원(source)이 제공된다. 가압 유체 공급원(source)은 유체가 압력하에서 내부 컨테이너와 외부 컨테이너의 벽 사이의 공간으로 흐르도록 하여 액체가 내부 컨테이너로부터 유동 통로를 통하여 제조 공정으로 흐르도록 한다. 유동 통로에서의 압력을 검측하기 위하여 압력 센서가 배치된다. 제어기는 압력 센서에 반응하여 가압 유체 공급원(source)으로부터의 압력을 조절함으로써 유동 통로 내의 압력을 제어한다.
본원발명이 바람직한 실시예를 참조하여 설명되었으나, 본원발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본원발명의 범위 및 발명사상 내에서 적당하고 세부적인 변경이 가능하다는 것을 인식할 것이다.
본원발명은 동일한 입력 액체 원으로부터 분배되는 액체의 체적 및 속도를 용이하게 제어하게 할 수 있는 액체 분배 시스템에 유용하다.

Claims (30)

  1. 유동 통로를 통해 상류의 컨테이너로부터 하류의 공정 장치로 액체를 분배하기 위한 액체 분배 장치로서,
    상기 상류의 컨테이너가 외부 컨테이너 및 내부 컨테이너를 구비하며,
    상기 내부 컨테이너가 오그라들 수 있는(collapsible) 소재로 제조되어 액체가 채워져서, 상기 외부 컨테이너와 내부 컨테이너 사이의 압축 공간에 있는 가압 유체가 액체를 상기 내부 컨테이너로부터 상기 유동 통로를 통해 상기 공정 장치로 밀어내며,
    상기 액체 분배 장치가:
    상기 유동 통로 내의 압력을 검측하기 위하여 배치된 압력 센서; 및
    상기 압력 센서에 응하여, 상기 압축 공간 내의 가압 유체의 압력을 제어함으로써 상기 유동 통로 내의 유체 유동을 제어하는 제어기;를 포함하는,
    액체 분배 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 공정 장치로 분배될 액체의 분배량, 상기 액체의 분배량이 상기 공정 장치로 분배될 분배 기간, 액체 특성, 공정 환경 특성, 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 분배 방식 성분(component)에 의해 결정되는 분배 방식으로 프로그래밍 가능한,
    액체 분배 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어기가 상기 분배 방식에 기초하여 유동 통로 내의 액체의 유동을 제어하는,
    액체 분배 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 압축 공간 내의 압력을 조절하기 위해 상기 제어기로부터의 신호에 응답하는 유체 제어기를 더 포함하는,
    액체 분배 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어기가 블럭 밸브를 포함하는,
    액체 분배 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 블럭 밸브가 솔레노이드 밸브를 포함하는,
    액체 분배 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어기가 솔레노이드 밸브에 펄스 폭 변조 구동 신호를 제공함으로써 상기 압축 공간 내의 가압 유체의 압력을 제어하는,
    액체 분배 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어기가 솔레노이드 밸브에 대한 구동 신호를 조절하는데 사용되는 에러 신호를 결정하기 위하여 비례 피드백 구성부를 포함하고, 상기 에러 신호는 압력 센서에 의해 검측된 상기 유동 통로 내의 압력에 기초하는,
    액체 분배 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제어기가 솔레노이드 밸브에 대한 구동 신호를 조절하는데 사용되는 에러 신호들을 결정하기 위하여 비례-적분-미분(proportional-integral-derivative; PID) 피드백 구성요소를 포함하고, 상기 에러 신호들은 압력 센서에 의해 검측된 상기 유동 통로 내의 압력, 압력 센서에 의해 검측된 시간에 걸친 압력의 변화 속도 및 시간에 걸친 압력의 변화 속도 변화량에 개별적으로 기초하는,
    액체 분배 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 압축 공간 내의 압력 해제를 보조하기 위하여 압축 공간과 압력 해제 배출구 사이에 연결되는 압력 해제 밸브를 더 포함하는,
    액체 분배 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 압력 해제 밸브가 블럭 밸브를 포함하는,
    액체 분배 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 블럭 밸브가 솔레노이드 밸브를 포함하는,
    액체 분배 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 공정 장치로 액체 분배량이 분배된 때에, 상기 공정 장치로의 액체 분배를 종료시키기 위한 스톱 밸브를 더 포함하는,
    액체 분배 장치.
  14. 유동 통로를 통해 상류의 컨테이너로부터 하류의 공정 장치로 액체를 분배하기 위한 액체 분배 방법으로서,
    상기 상류의 컨테이너가 외부 컨테이너 및 오그라들 수 있는 내부 컨테이너를 구비하고, 상기 오그라들 수 있는 내부 컨테이너가 액체를 담으며,
    상기 내부 컨테이너와 상기 공정 장치 사이의 상기 유동 통로 내의 압력을 검측하는 단계; 및
    상기 내부 컨테이너로부터 상기 공정 장치로 액체를 밀어내기 위하여 상기 유동 통로 내에서 검측된 액체의 압력에 따라 상기 내부 컨테이너와 외부 컨테이너 사이의 압축 공간 내의 가압 유체의 압력을 제어하는 단계;를 포함하는,
    액체 분배 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제어 단계가 상기 공정 장치와 관련된 정보에 따라 상기 가압 유체의 압력을 제어하는 단계를 더 포함하는,
    액체 분배 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 가압 유체의 압력 제어 단계가 가압 유체 공급원과 압축 공간 사이에 연결된 하나 이상의 유체 제어 밸브를 조절하는 단계를 포함하는,
    액체 분배 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 하나 이상의 유체 제어 밸브 조절 단계가 상기 하나 이상의 유체 제어 밸브에 펄스 폭 변조 구동 신호를 제공하는 단계를 포함하는,
    액체 분배 방법.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 공정 장치로 액체 분배량의 액체가 분배된 때에, 상기 공정 장치로의 액체 분배를 종료시키는 단계를 더 포함하는,
    액체 분배 방법.
  19. 액체 처리 장치로서,
    내부 컨테이너의 외벽에 가해진 유체 압력에 응해, 상기 내부 컨테이너로부터 유동 통로를 통해서 하류의 공정 장치로 액체를 분배하기 위한 상류의 컨테이너; 및
    상기 내부 컨테이너 하류의 유동 통로에서 검측된 액체의 압력에 따라서 상기 내부 컨테이너에 가해지는 유체 압력을 제어하기 위한 제어 신호를 제공하는 제어기;를 포함하는,
    액체 처리 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 컨테이너에 부착될 수 있는 커넥터를 더 포함하는,
    액체 처리 장치.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 커넥터가, 상기 내부 컨테이너로 삽입될 수 있고 또한 상기 컨테이너로부터 상기 공정 장치로의 유동 통로의 일부분을 한정하는 프로브를 포함하는,
    액체 처리 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 내부 컨테이너 하류의 유동 통로 내의 일 지점에서 액체의 압력을 검측하기 위한 압력 센서를 더 포함하는,
    액체 처리 장치.
  23. 제20항에 있어서,
    상기 커넥터는 분배 방식에 따라서 상기 내부 컨테이너에 가해지는 유체 압력을 제어하기 위한 제어 신호를 제공하는,
    액체 처리 장치.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 분배 방식은 상기 공정 장치로 분배될 액체의 분배량, 상기 액체의 분배량이 상기 공정 장치로 분배될 분배 기간, 액체 특성, 공정 환경 특성, 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 분배 방식 성분에 의해 결정되는,
    액체 처리 장치.
  25. 제19항에 있어서,
    상기 내부 컨테이너로부터 상기 공정 장치로의 액체의 분배를 종료시키기 위한 스톱 밸브를 더 포함하는,
    액체 처리 장치.
  26. 제19항에 있어서,
    상기 액체의 분배 종료 이후에 상기 액체를 내부 컨테이너로 다시 인입하기 위한 서크백 밸브를 더 포함하는,
    액체 처리 장치.
  27. 제19항에 있어서,
    상기 내부 컨테이너를 담는 외부 컨테이너를 더 포함하는,
    액체 처리 장치.
  28. 삭제
  29. 삭제
  30. 삭제
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